探析深基坑施工中的降水技術

葉　成

摘要：結合工程實踐，筆者介紹了工程地質及水文地質條件，確定了基坑降水處理方案及參數設定，最后，闡述了降止水效應以及降水過程中應注意的問題及應對措施。實踐證明，應用效果良好，有效保證了工程的順利進行。

關鍵詞：深基坑真空井點降水止水帷幕監測

1.工程概況

某小區場地原始地貌單元屬珠江沖積階地，后經人工整平，現場地勢平坦。該小區為一綜合大樓，共4個塔樓，塔樓15層(裙樓4層)，高度為47.00m，占地面積29657.38m²，總建筑面積116822 4m²。擬建工程有3層地下室，其負一層建筑面積14638.64m²，負二層建筑面積18796m²，負三層建筑面積7424m²，建筑占地面積14638.64m²，城市廣場面積5640m²，建(構)筑物等級為二級，框架結構。

該工程設計地坪絕對標高為35.30m(即相對標高±0.00m，支護設計按照此標高控制)，現自然地面標高約為32.65m。基坑開挖底標高：基坑一為-9.60m(即絕對標高25.70m)，基坑二為-11.25m(即絕對標高24.05m)。基坑開挖深度：基坑一約為6.95m、基坑二約為8.60m。基坑工程安全等級為二級。

2.工程地質及水文地質條件

2.1工程地質條件

該工程場地地形地貌概述為：場地原始地貌單元屬珠江沖積階地，后經人工整平，現地勢平坦。地層巖性為：場地基坑開挖深度內埋藏的地層由人工填土、第四系淤積層，第四系殘積層，場地內11～25m深處下伏基巖為泥盆系白云質灰巖。場地內各地層的特征自上而下依次描述如下：

①人工填土(Qm1)：褐黃色或褐灰色，雜填土為主，層厚1.20～7.50m。

②第四系淤積(Q1)含有機質粉質粘土：灰黑色，含少量有機質，稍具腐臭味，搖震無反應，光澤反應稍有光滑，干強度中等，韌性中等，呈濕—飽和、可塑一軟塑狀態。層厚0.50～2.9m。

③粉質粘土：褐黃加灰白色，搖震無反應，光澤反應稍有光滑，干強度及韌性中等，呈稍濕一濕，可塑一硬塑狀態，層厚1.50～6.10m。

④含有機質粉質粘土：灰黑色，含少量有機質，局部含有10％～30％的中細砂，搖震無反應，光澤反應稍有光滑，干強度中等，韌性中等，呈濕一飽和、可塑一軟塑狀態，均勻性差。層厚0.40～2.50m。

⑤中細砂：褐黃色、褐灰色，成分為石英質，混20％～30％粘性土，呈飽和，松散一稍密狀態。層厚1.20～8.00m。

⑥圓礫：褐黃、灰白色，成分為石英質，混10％～30％粘性土及中粗砂，不均勻含少量卵石，呈亞圓形。粒徑大小混雜，一般粒徑為2～20mm，最大粒徑為60mm，飽和，稍密一中密狀態。層厚0.80～5.60m。

⑦第四系殘積(Qe1)粉質粘土：棕褐、褐黃色，由白云質灰巖風化殘積而成，原巖結構較清晰，含少量巖塊及20％～30％砂、礫石，搖震無反應，光澤反應稍有光滑，干強度及韌性中等，呈濕一稍濕、可塑一硬塑狀態，在局部接近基巖頂面處呈軟塑狀態。層厚0.50～11.70m。

⑧泥盆系(D)中風化(r2)白云質灰巖：為場地內下伏基巖。紫紅、灰白、深灰色，礦物成分主要有方解石及白云石構成，細晶結構，厚層狀構造，溶蝕裂隙發育，巖心呈塊狀、長短柱狀，屬較硬巖，巖體較完整，巖體基本質量等級為Ⅲ級。場地內鉆孔均鉆至該層，揭露厚度3.00～14.00m。

2.2水文地質條件

基坑開挖范圍內，勘察場地各鉆孔均遇見地下水，地下水類型屬上層滯水、潛水和巖溶裂隙水類型。上層滯水主要賦存于人工填土、含有機質粉質粘土、粉質粘土中，受大氣降水和地表水補給，水量不大，地下水水位隨季節變化而變化；潛水主要賦存于中細砂和圓礫中，其水量大，地層滲透系數約為4.54m／d，水源與珠江有一定聯系，且此層全部揭穿，基坑開挖至該層肘極易形成管涌；受大氣降水、上層地下水及地表水補給等影響，地下水水位隨季節變化而變化；巖溶裂隙水賦存于白云質灰巖⑧中的巖溶裂隙和溶蝕孔洞內，受大氣降水、上層地下水和區域地下水補給，其水量大小和補給、排泄受巖石中巖溶裂隙和溶蝕孔洞的發育程度和發育方向控制，主要受大氣降水及地表水等補給，水量變化大，水位一般較穩定。場地地下水略具承壓性，承壓水頭高度約6m。地下穩定水位埋深0.3～1.8m，相當于標高30.99～32.68m。

3.處理方案及參數設定

本基坑工程以真空井點降水作為主要的降止水方案，并在基坑頂、底分別設截水溝和排水溝，坡面設泄水孔等措施。

本工程基坑一設計基底-9.600m，基坑二設計基底－11.250m，采用二級真空井點降水分。一級降水在基坑開挖完成前進行，二級降止水在基坑開挖支護至6m深度后進行。

(1)設計參數：含水層厚度H-20.2m，基坑等代半徑r=114m，綜合滲透系數K-4.54m／d，降水7～10d的影響半徑R=140m，降水井動水位降深Sw=10m(指井壁外水位)，降水井的等代半徑rw=0.2m，降水面積F-28000m²。設計降低深：一級降深，S=6.5m；二級降深，S=7.0m。經計算檢驗后，Q涌＜Q排。設計真空井點降水的參數見表1。

(2)真空井點布置：本工程在坡頂線外側1m處布置一級真空降水井點，在基坑坡面上離坑頂6.0m高處1m平臺上布置二級真空降水井點。井點間距按1.5m布置。真空井點沿基坑形狀封閉埋設，共設13套主機。

4.降止水效應

4.1止水帷幕作用

在基坑周圍布設的真空井點形成一個封閉區，利用真空井點連續不斷抽取地下水，使之降低到基坑底部以下，可保持基坑無集水，便于施工。真空井點系統形成的真空連續墻截流基坑外流向基坑的地下水，起到止水帷幕的作用。

4.2克服地下水的不良作用

真空井點布設在基坑外1.00m處，消除了基坑內、外壁之間的地下水滲透壓力即水頭差，從根本上避免了地下水造成的流砂、管涌和基坑突涌等不良地質現象。真空井點降水止水不僅降低了滲流水力梯度，還改變了滲流方向，使基坑內土體的滲流方向向下并流向真空井點.增加了邊坡土體的有效應力，提高邊坡支護的有效性能。

4.3真空輕型井點降水止水

方法影響范圍小，可保障基坑周邊安全。真空輕型井點主動抽吸土層中的孔隙水，負壓的作用使地下水在濾水管附近下降。根據施工過程中實地觀測，采用真空井點降水止水的方法施工，基坑周邊地下水位變化大。基坑外側降水漏水較陡，其影響半徑約5m。

5.降水過程中應注意的問題及應對措施

(1)為防止降水引起臨近建筑物及路面、管線出現過大沉降，在降水井點管與建筑物、管線、路面間設置了回灌井點，持續用清水回灌，補充該處的地下水，使降水井點的影響半徑不超過回灌井點的范圍，使地下水保持基本不變；

(2)冬期施工時，在井點聯結總管上覆蓋上保溫材料以防止管道被凍壞；

(3)井點管應保持連續抽水，并設備用電源，以避免泥渣沉淀總管相連；

(4)夏季施工時，由于連遭暴雨，邊坡產生流砂、坍方、坑內嚴面用重積水現象，工程采用如下應急預案：用塑料薄膜在下雨前將邊坡覆蓋保護好，并備好足夠的抽水設備(潛水泵、泥漿泵、水泵、電箱)及人員，及時將雨水排出坑外；及時清理排水明溝及沉淀池內的淤泥。由于措施得力，基坑未出現開挖坡面大面積坍方現象；

(5)降水過程中個別井點管不能正常工作，經檢查后發現井點管下部的濾管沒有綁扎好，重新綁扎后該井點管恢復正常工作；

(6)降水過程中個別機組抽水量過小，經檢查后發現是管路的密封性不好，有漏氣現象，重新安裝后該機組恢復正常工作。

6.監測手段及效果檢測

6.1監測手段

(1)在基坑四周布設水平位移觀測點；

(2)在基坑周圍布設沉降觀測點；

(3)在基坑靠近道路和建筑物的方向布設地下水位觀測外，并在基坑開挖前測得初始值；

(4)以上各項監測的具體監測次數、測量時間間隔根據現場施丁進度決定，當變形超過有關標準或場地條件變化較大時，加密監測；當大雨、暴雨或基坑荷載條件改變時加密監測。

6.2效果檢測

通過以上的監測方法，在整個基坑工程施工過程及后期的觀測中，未發現因真空井點降水引起鄰近的建筑物出現沉降過大的現象，也未發現鄰近的道路路面出現沉降和管路變形等現象，可以說該工程采用真空輕型井點降水完全達到了預期的目的。